JPH04368768A

JPH04368768A - メタルハライドランプ

Info

Publication number: JPH04368768A
Application number: JP14444991A
Authority: JP
Inventors: Yuko Ito; 由布子伊藤; Masayuki Wakamiya; 若宮　正行; Hideto Monju; 秀人文字; Hideaki Omura; 大村　秀明
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-06-17
Filing date: 1991-06-17
Publication date: 1992-12-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水銀、及び希ガスとと
もに、金属ハロゲン化物を封入した石英ガラス発光管か
らなるメタルハライドランプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、メタルハライドランプは、輝度の
高さ、発光効率の高さ、演色性の良さ、比較的長い寿命
等の特徴により、一般照明はもとより、プロジェクショ
ンテレビ用光源等のＡＶ機器にも積極的に利用される動
きにある。これら、ＡＶ機器への応用は、ランプの小型
化の要請から、一般のメタルハライドで用いられている
パイレックスガラスによる外管を備えた２重管構成では
なく、１重管型のものが主流となっている。ランプ構成
は、（図２）にしめした。ここで１は、タングステン電
極、２は、石英ガラス発光管、また、バルブ内部には、
水銀、金属ヨウ化物、稀ガスが封入されている。３は、
下部電極周囲のガラスバルブ外表面に塗布されたジルコ
ニア等の材料よりなる不透明な白色の保温膜である。保
温膜は、発光管端部の最低温度を上昇させ、金属ヨウカ
物の蒸気圧をあげる目的のものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うなランプ構成では、以下の問題点を有している。第１
の問題点は、保温膜が不透明なため、電極端周辺部のみ
に限定され、バルブの保温が不十分なものであること。第２の問題点は、石英ガラスが、紫外域の０．１８μｍ
〜赤外域の約３μｍまで広範囲で透過なため、本来必要
とされない水銀スペクトルによる紫外線、および、赤外
線を外部に放出することである。紫外線は、人体へ有害
であるばかりでなく、ＡＶ機器部品に使用されている樹
脂等の劣化ももたらす。

【０００４】本発明は上記問題点に鑑み、紫外線を吸収
し、可視域のみに良好な透過率をもち、赤外域に高反射
率を有する膜を石英ガラス管外表面にコーティングした
メタルハライドランプを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明のメタルハライドランプは、石英ガラス発光
管の外表面にＳｎＯ２，Ｉｎ２Ｏ３、ＺｎＯ２、ＣｄＳ
ｎＯ４のいずれか、もしくは、それらの母材に添加材を
加えた材料をコーティングするという構成を備えたもの
である。

【０００６】

【作用】本発明は上記した構成によって、可視域の光を
減じることなく紫外域の光の外部放出を押え、赤外域の
熱線をバルブ内に閉じ込めることにより、無駄な熱放射
を押え、効率よく、バルブ内温度を高温に保つことが可
能となる。

【０００７】

【実施例】以下本発明の一実施例のメタルハライドラン
プについて、説明する。

【０００８】（図１）は、本発明の実施例のメタルハラ
イドランプの構成図である。（図１）において、１は、
電極、２は、石英ガラス発光管、４は、石英ガラス発光
管外表面にＣＶＤで形成したＳｎＯ２膜を示す。石英ガ
ラス発光管内には封入物として、水銀（Ｈｇ）５０ｍｇ
，ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）３０ｍｇ，ヨウ化ネオジウ
ム（ＮｄＩ３）３０ｍｇ，ヨウ化ジスプロシウム（Ｄｙ
Ｉ３）３０ｍｇ、および緩衝ガスとしてアルゴンを入れ
ている。

【０００９】（図３）は、ＣＶＤで作成したＳｎＯ２膜
の波長に対する透過率と反射率を示したものである。図
中（ａ）は、透過率を、（ｂ）は、反射率をそれぞれし
めしている。ＳｎＯ２膜は、短波長側においては、バン
ドギャップ（約３．５〜４．０ｅＶ）に基づく光吸収端
をもち、約３７０ｎｍ以下の光を吸収する。

【００１０】ＳｎＯ２膜は、酸素欠陥に起因する浅いド
ナーレベルを持ち、さらにＳｂ，Ｆ等種々のドーピング
操作により、フェルミ準位が伝導帯のなかにある金属的
バンド構造を示す。よって、金属の場合と同様に自由電
子が導電性および、光特性を支配する。

【００１１】一般に金属の場合、可視域の波長の光を反
射し、金属光沢を有するが、これは、物質固有の値であ
るプラズマ振動数に相当する波長が、紫外領域にあるか
らである。プラズマ振動数νｐは、

【００１２】

【数１】

【００１３】の式で与えられる。ここで、Ｎ、ｑ、ε０
およびｍ＊はそれぞれ自由電子密度、電荷、真空誘電率
、有効質量、である。ＳｎＯ２は、ドーピング操作によ
り１０２０〜１０２１ｃｍ−３程度の電子密度を有し、
そのプラズマ振動波長は、約０．９μｍ〜３μｍで、可
視域は透過し、赤外域に反射をもつこととなる。

【００１４】また、以上のことからわかるように、ドー
ピング操作による自由電子密度の制御は、プラズマ振動
波長を可視領域近傍に設定するための有効な手段となる
。このような性質は、ＳｎＯ２膜だけでなく、Ｉ２Ｏ３
、ＺｎＯ、ＣｄＳｎＯ４にも同様に見られる特徴である
。

【００１５】ＳｎＯ２膜コーティングランプおよび、従
来のノンコートランプの可視域の分光特性を（図４）に
比較した。（ｃ）が、本発明の実施例におけるランプ、
（ｄ）が、従来のランプの分光特性である。コーティン
グ効果により可視域連続成分発光が全体的にレベルアッ
プしていることがわかる。

【００１６】コーティング膜の赤外反射効果が、石英ガ
ラス発光管内に熱線を閉じ込める為、発光管温度の上昇
をもたらし、金属ヨウカ物の蒸気圧をあげているためで
ある。紫外域の光は、２００〜３００ｎｍの紫外線に感
度を持つパワーメータでの測定から、ＳｎＯ２コートに
より、従来のノンコートランプの約１／１０００以下に
減衰していることを確認した。

【００１７】本実施例において、コーティング膜の形成
は、石英ガラスバルブ外表面としているが、実施例にあ
げている膜が、いずれも酸化雰囲気すなわち大気雰囲気
では、比較的高温でも安定であるが、還元雰囲気には弱
い為、バルブ内表面に形成することは好ましくない。

【００１８】次にコーティングランプ作成方法について
、一実施例を以下に示す。（図５）は、ＣＶＤ装置の構
成図を示したものである。５は、所定の形状に成形され
、電極封止を行う前の石英ガラス発光管、６は、発光管
壁を加熱するためのヒータ−、７は、発光管を回転する
ためモータ、８は、ガス導入管、９は、Ｓｎ原料ガス源
のテトラメチルスズ（Ｓｎ（ＣＨ３）４）、１０は、ド
ーピング原料ガス減の五塩化アンチモン（ＳｂＣｌ５）
、１１は、酸素ボンベ、１２は、Ａｒガスボンベ、１３
は、ロータリポンプである。

【００１９】ＣＶＤ容器内は、予め、１０−２ｔｏｒｒ
以下にロータリーポンプ１３で減圧にひいた後、発光管
を回転させながらヒーター６により、発光管外壁温度を
約５００℃に加熱する。ガスは、テトラメチルスズ、五
塩化アンチモンをそれぞれキャリヤガスであるＡｒで１
００ｃｃ／ｍｉｎ、および、酸素ガスを２００ｃｃ／ｍ
ｉｎでガス導入口８より発光管表面にシャワー状に供給
し、成膜を行う。

【００２０】成膜時のＣＶＤ容器内圧力は、約１００ｔ
ｏｒｒ、約２０ｍｉｎで、（Ｓｂ／Ｓｎ）原子質量比で
約３％ドーピングされた２０００〜３０００ÅのＳｎＯ
２膜が石英ガラス発光管表面に形成される。とりだした
石英ガラス発光管は、この後、従来のランプ作成プロセ
スに組み込み、ランプに完成させる。

【００２１】以上の実施例では、Ｓｎ原料ガスとして、
常温で蒸気圧の高いテトラメチルスズを用いているが、
四塩化スズ、ジメチル塩化スズ、モノブチル塩化スズ等
この材料に限るものではない。ただし、各材料の蒸気圧
にあわせた、原料ガスの加熱も考慮に入れなくては、な
らない。

【００２２】ＳｎＯ２の膜厚は、可視域の透過率をでき
るだけ高く保つ様にする為、最高でも５０００Å以下に
することが好ましい。

【００２３】Ｓｂのドーピングは、（Ｓｂ／Ｓｎ）原子
質量比で２％〜５％が好ましく、これ以上のドーピング
は、可視域での透過率減衰を招く。ドーピング材として
、Ｆを選択する場合は、ドーピングガスとしてたとえば
、トリフルオロ酢酸（ＣＦ３ＣＯＯＨ）を用いて行うが
、そのドーピング量は、可視域の透過率がドーピング量
にほとんど依存しない為、５０％程度まで可能である。

【００２４】コーティングの方法は、熱ＣＶＤ法に限る
ものではなく、プラズマＣＶＤ法、スプレイ法、ゾルゲ
ル法など、各種の方法もとりうることができる。

【００２５】なお、上記実施例では、石英ガラス発光管
外表面をＳｎＯ２膜のみでコーティングし、従来の保温
膜を備えていないが、ＳｎＯ２膜コートと端部の保温膜
を同時にかねそえる構成も容易に類推できる構成である
。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明は、石英ガラス発光
管の外表面にＳｎＯ２，Ｉｎ２Ｏ３、ＺｎＯ２、ＣｄＳ
ｎＯ４のいずれか、もしくは、それらの母材に添加材を
加えた材料をコーティングすることにより、可視域の光
を減じることなく紫外域の光の外部放出を押え、赤外域
の熱線をバルブ内に閉じ込めることにより、無駄な熱放
射を押え、効率よく、バルブ内温度を高温に保ち、良好
な分光特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のメタルハライドランプの構成図である。

【図２】本発明のメタルハライドランプの構成図である
。

【図３】本発明の実施例におけるＣＶＤで作成したＳｎ
Ｏ２膜の波長に対する透過率と反射率をしめしたグラフ
である。

【図４】本発明のランプおよび、従来のランプの可視域
の分光特性をしめしたグラフである。

【図５】本発明の実施例におけるＣＶＤ構成図である。

【符号の説明】

１　　タングステン電極２　　石英ガラス発光管３　　保温膜４　　ＳｎＯ２膜５　　石英ガラス発光管６　　ヒータ− ７　　モータ８　　ガス導入管９　　テトラメチルスズ１０　　五塩化アンチモン１１　　酸素ボンベ１２　　Ａｒガスボンベ１３　　ロータリポンプ（ａ）　　ＳｎＯ２膜の透過率（ｂ）　　ＳｎＯ２膜の反射率（ｃ）　　ＳｎＯ２コーティングランプの分光特性（ｄ
）　　従来のランプの分光特性

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　石英ガラス発光管の外表面にＳｎＯ２
，Ｉｎ２Ｏ３、ＺｎＯ２、ＣｄＳｎＯ４のいずれか、も
しくは、それらの母材に添加材を加えた、Ｆ添加ＳｎＯ
２、Ｓｂ添加ＳｎＯ２、Ｓｎ添加Ｉｎ２Ｏ３、Ｉｎ添加
ＺｎＯ２材料をコーティングしたことを特徴とするメタ
ルハライドランプ。